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Jan 07, 2024

Eine wiederaufladbare Batterie aus Agrar- und Plastikabfällen

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Stellen Sie sich eine Welt vor, in der der Akku Ihres Smartphones oder Laptops keine abgebauten Elemente enthält. Was wäre, wenn wir Ihnen sagen würden, dass die Batterie auch eine Möglichkeit bietet, Abfälle aus Entsalzungsanlagen zu nutzen? Was wäre, wenn die Batteriekomponenten nach Ablauf ihrer Lebensdauer entfernt und als Dünger verwendet werden könnten, anstatt zu gefährlichem Abfall zu werden? Du wärst doch erleichtert, oder?

Nun, eine solche Batterie existiert tatsächlich bereits und wird von SorbiForce gebaut. SorbiForce wurde 2017 gegründet, ist in Delaware registriert und hat bereits eine 2-kWh-Batterie getestet, die Haushaltsgeräte mit Strom versorgen kann. Das Unternehmen strebt nun nach größeren Lösungen, die erneuerbare Energie aus Solar- und Windanlagen gewinnen können.

Interesting Engineering sprach mit Serhii Kaminskyi, dem Chief Technology Officer (CTO) bei SorbiForce, der über umfangreiche Erfahrungen mit Startups im Bereich erneuerbare Energien verfügt.

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Woher kam die Idee einer vollständig organischen, metallfreien Batterie?

Ich glaube, dass Batterien und Energiespeicher die Schlüsselelemente für die Energie der Zukunft sind. Der Mangel an zuverlässigen, günstigen und umweltfreundlichen Batterien ist ein großes Hindernis für die weitere Entwicklung grüner Energie.

Die Idee einer vollständig organischen, metallfreien Batterie entstand aus unserem Wunsch, eine nachhaltige und umweltfreundliche Energiespeicherlösung zu entwickeln. Wir erkannten den Bedarf an einer Batterietechnologie, die die Abhängigkeit von knappen und umweltschädlichen Ressourcen wie Metallen verringern und gleichzeitig eine hohe Leistung und Effizienz bieten kann.

Was ist Elektrosorption und wie nutzt die Batterie diese?

Unsere Batterie besteht aus einem ultraporösen Kohlenstoffmaterial, das die Adsorption und Absorption von Ionen im gesamten Porenvolumen und nicht nur an der Oberfläche ermöglicht.

Die einzigartige Struktur unseres Kohlenstoffmaterials maximiert die Speicherkapazität und verbessert die Gesamteffizienz der elektrochemischen Reaktionen unserer Batterie. Indem wir das volle Volumen der Poren nutzen, optimieren wir die Energiespeicherfähigkeit unserer Batterie und ermöglichen einen leistungsstarken Betrieb.

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Warum ist noch nie jemand auf eine solche Batterie gekommen?

Unser Unternehmen profitiert von einem hochqualifizierten Team von Wissenschaftlern, darunter Personen mit umfangreicher Erfahrung, die bis in die Zeit der Sowjetunion zurückreicht. Die Ukraine war während der Sowjetunion ein wissenschaftliches Zentrum und hat uns eine Fülle an Wissen und Fachwissen beschert.

Zu unserem Team gehört insbesondere der Vater der ersten europäischen Lithium-Ionen-Batterie, der bedeutende Beiträge auf diesem Gebiet geleistet hat.

Darüber hinaus haben wir Zugriff auf nicht offengelegte Technologien, die uns einen Wettbewerbsvorteil verschaffen und unsere Batterietechnologie weiter von anderen auf dem Markt unterscheiden. Diese Technologien ermöglichen es uns, die Grenzen der Innovation zu verschieben und innovative Lösungen zu liefern.

Die Batterie wird aus recycelten Materialien hergestellt. Was sind diese Materialien und wie werden sie verwendet?

Unsere Batterie ist nicht nur umweltfreundlich im Betrieb, sondern wird auch aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Als Rohstoffe für unsere Batterien nutzen wir verschiedene Abfallarten, darunter landwirtschaftliche Abfälle, Kunststoffabfälle und Abfälle aus Entsalzungsanlagen.

Durch die Wiederverwendung dieser Abfallstoffe tragen wir zur Reduzierung der Umweltverschmutzung bei und fördern eine Kreislaufwirtschaft. Während wir die Produktion steigern, bieten wir nicht nur eine nachhaltige Energiespeicherlösung, sondern tragen auch dazu bei, Abfall zu reduzieren, indem wir ihn in wertvolle und nützliche Produkte umwandeln.

Vor welchen Herausforderungen stehen Sie?

Unsere Batterietechnologie ist darauf ausgelegt, verschiedene Herausforderungen im Stromnetz zu meistern und einen zuverlässigen und effizienten Betrieb zu gewährleisten. Wir sind auf Intraday-Operationen spezialisiert, insbesondere auf Spitzenverschiebung, Frequenzgang und Störungsbehebung.

Mit unserer einzigartigen Kombination aus Superkondensator- und Batterieprozessen verfügen wir über die Vielseitigkeit, eine Vielzahl von Netzproblemen anzugehen. Einer unserer Vorteile ist die Ladezeit. Der Sorbiforce-Akku kann in nur 4 Minuten oder sogar weniger aufgeladen werden. Die Begrenzung der Ladegeschwindigkeit hängt hauptsächlich von den Stromversorgungssystemen und -geräten ab. Das liegt daran, dass wir einige Prozesse in unserer Batterie haben.

Erstens ist der Superkondensatorprozess oder die elektrischen DEL Double-Schichten ultraschnell. Der zweite Prozess ist der Faraday-Prozess, der bei typischen Batterien häufiger vorkommt. Ein weiteres Verfahren ist die Elektrosorption, ein spezifischer Prozess, der ein physikalischer Prozess ist und die Vorteile beider oben genannten Prozesse vereint.

Unsere nominale Ladezeit beträgt 4 Stunden und 4 Stunden für die Entladung. Da wir uns auf Intraday- und Industriebatterien konzentrieren, benötigen diese 4 Stunden zum Laden und 4 Stunden zum Entladen. Wir müssen Batterien auf den Markt bringen.

Unser System kann eine schnelle Unterstützung bei der Frequenzstabilisierung bieten und gleichzeitig als langfristige Energiespeicherlösung dienen. Ganz gleich, ob es um die Aufrechterhaltung der Netzstabilität bei Spitzenbedarf oder die Bereitstellung von Notstrom bei Störungen geht – unsere Batterietechnologie ist darauf ausgelegt, den dynamischen Anforderungen des Stromnetzes gerecht zu werden.

Unsere größte aktuelle Herausforderung ist die Skalierung, um den Anforderungen industrieller Anwendungen gerecht zu werden. Wir sehen darin eine große Herausforderung und freuen uns darauf, sie anzunehmen

Die Akkupacks scheinen für Großanwendungen gedacht zu sein. Sind Elektrofahrzeuge, E-Trucks und eVTOLs auch auf Ihrem Radar?

Während sich unsere Batteriepakete für groß angelegte Anwendungen eignen, erforschen wir auch aktiv das Potenzial für Elektrofahrzeuge (EVs), E-Lkw und elektrische Vertikalstart- und Landeflugzeuge (eVTOLs).

Wir glauben, dass unsere Technologie für diese Sektoren vielversprechend ist, und wir arbeiten aktiv mit Industriepartnern zusammen, um diese Anwendungen voranzutreiben. Wir haben mehr als 10 Batterietypen in unserem Portfolio.

Nur wenige davon sind Festkörper mit hoher Energiedichte. Aber jetzt konzentrieren wir uns auf große Energiespeicher für Solar- und Windkraftwerke sowie für Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Vielleicht Stadtbusse, Züge, E-Boote usw.

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Wer sind die aktuellen Kunden für die Batterie und wie hoch ist die geplante Produktionskapazität?

Derzeit führen wir Gespräche mit potenziellen Kunden und Partnern für verschiedene Anwendungen unserer Batterietechnologie. Was die geplante Produktionskapazität angeht, prüfen wir derzeit verschiedene Produktionsstrategien und Skalierungspläne, um der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden. Unser Schwerpunkt liegt auf dem Aufbau strategischer Partnerschaften und dem Abschluss erster kommerzieller Verträge zur Steigerung der Produktionskapazität.

Wir konzentrieren uns auf große Energiespeicher für Solar- und Windkraftanlagen sowie für Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Vielleicht Stadtbusse, Züge, E-Boote usw. Jetzt ist es unser Ziel, 10 MWh pro Jahr als Pilotproduktion zu starten. Unser Plan ist, im Jahr 2025 100 MWh pro Jahr zu erreichen.

Wie schneidet der Akku kostenmäßig im Vergleich zu Lithium-Ionen-Akkus ab?

Was die Kosten betrifft, ist es unser Ziel, einen bemerkenswert niedrigen Preis von 25 US-Dollar pro kWh Batterien zu erreichen, der deutlich unter dem Preis bestehender Batterietechnologien liegt. Mit der Erreichung dieses Kostenziels wollen wir uns zehn Jahre vor der Konkurrenz positionieren.

Darüber hinaus können wir durch die Verwendung lokaler und erneuerbarer Rohstoffe die Auswirkungen schwankender Metallpreise abmildern und so die Stabilität der Produktionskosten gewährleisten. Da unsere Batterien vor Ort hergestellt werden, haben wir das Potenzial, für viele Regionen in den Vereinigten Staaten ein zu 100 % inländisches Produkt zu schaffen, wodurch die Energieunabhängigkeit erhöht und die Abhängigkeit von Importen verringert wird.

Wie wird die Batterie entsorgt, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat?

Nachhaltigkeit ist ein grundlegender Aspekt unseres Geschäfts und wir sind stolz auf unseren abfallfreien Recyclingprozess für unsere Batterien. Am Ende ihres Lebenszyklus durchlaufen unsere Batterien ein spezielles Recyclingverfahren, bei dem alle Komponenten und Materialien sorgfältig extrahiert und wiederverwendet werden.

Durch unsere innovative Recyclingtechnologie eliminieren wir jeglichen Abfall, der während des Prozesses entsteht, und stellen so sicher, dass alle Materialien effektiv wiederverwendet werden. Dieses Bekenntnis zu Zero Waste minimiert nicht nur die Umweltbelastung, sondern trägt auch zur Kreislaufwirtschaft bei, indem es die Ressourceneffizienz maximiert.

Wie lange dauert es, bis wir die Technologie auf dem Markt sehen?

Der Zeitplan für die Markteinführung unserer Technologie hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter der Fertigungsbereitschaft, kommerziellen Partnerschaften und der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Wir arbeiten mit Hochdruck an der Überwindung aktueller Hürden. Hierzu zählen vor allem die Optimierung unserer Herstellungsprozesse, die Sicherstellung notwendiger Zertifizierungen und der Ausbau der Produktionskapazitäten. Auch wenn wir keinen genauen Zeitplan angeben können, konzentrieren wir uns darauf, den Markteintritt so effizient und effektiv wie möglich zu gestalten.